Поршнево-плунжерний всмоктувально-піднімний насос – це поршневий насос, який переміщує фіксовану кількість води під час одного циклу. Усі робочі частини знаходяться над поверхнею землі. Такий вид насосу може бути досить поширеним у певних районах і може бути модернізований в умовах надзвичайної ситуації для відновлення його функціонування, хоча він може бути не підходящим для гострого етапу надзвичайної ситуації, коли потрібно будувати інфраструктуру. Натомість він більше підходить для довгострокового водопостачання у сільських районах (або для зрошування). Невсмоктувальні поршневі насоси для глибокої свердловини описані у A.4 .

Поршнево-плунжерні всмоктувально-піднімні насоси можуть запускатися в роботу як вручну (за допомогою рук чи ніг), так і механічно. Вони функціонують через ковзаюче сальникове ущільнення у циліндрі, який рухається догори та донизу (зворотно-поступальний рух) для того, щоб змусити воду пройти через один із двох односторонніх клапанів, зазвичай розміщених у головці насосу. Така дія створює вакуум у водоприймальній трубі, що рухає воду догори по трубі завдяки атмосферному тиску.

Проєктні міркування

Максимальна висота, на яку може піднятися вода у водоприймальній трубі, обмежена та визначається атмосферним тиском. Теоретично це точка, в якій атмосферний тиск, що рухає воду догори по трубі, дорівнює вазі товщі води у трубі (тобто 10,34 метри). Проте в реальності неідеальні умови всмоктування та втрати від тертя у трубі означають, що на рівні моря цей максимум ймовірніше буде на рівні орієнтовно 7 метрів. На більшій висоті над рівнем моря він буде навіть нижчим (наприклад, орієнтовно 4,5 метри на висоті 2 400 метрів), оскільки там менше атмосферного тиску, який може рухати воду. Перевагою такого виду насосу є те, що можливою є вища швидкість потоку води (від 3 000 до 4 500 літрів на годину із глибини у 5 метрів) порівняно із невсмоктувальними видами (2 500 – 3 000 літрів на годину на такій самій глибині), що робить його дуже доречним для зрошування невеликих масштабів, яке потребує великої кількості води.

Існують різні доступні моделі насосу як для зрошування, так і для постачання питної води. Насоси, які використовуються для зрошування, зазвичай застосовуються для задоволення більшого попиту та зрештою проєктуються для експлуатації із використанням сильніших частин тіла (наприклад, ніг або спини). Зокрема, веслувальні насоси можуть експлуатуватися сидячи чи стоячи із використанням веслувальної дії, яка виконується руками та спиною, тоді як педальні насоси експлуатуються із використанням поступальної дії, яка виконується ногами для активації плунжерів під кожною із ніг. Поршневі насоси зазвичай потребують підготовки для створення вакууму, що передбачає наливання невеликої кількості води у циліндр із метою створення повітронепроникної ізоляції між поршневими кільцями і циліндром. До того ж надзвичайно важливо, щоб забірна труба була повітронепроникною для сприяння ефективній підготовці та експлуатації насосу. Наявність одностороннього нижнього клапану на іншому кінці водоприймальної труби допомагає утримувати воду у трубі після того, як вона туди потрапляє. У такому випадку навіть попри те, що вона може протікати назад у свердловину з часом, потрібно менше зусиль для повернення води між інтервалами качання води.

Матеріали

Необхідні матеріали включать насосний механізм, водоприймальну трубу до джерела води, потенційно односторонній клапан на кінці труби та у випадку деяких насосів стічну трубу для постачання води на більшій висоті ніж насос. У багатьох випадках такий вид насосу виготовляється на місцевому рівні. Наявність буде залежати від особливостей країни.

Придатність

Поршнево-плунжерні всмоктувально-піднімні насоси, які експлуатуються вручну, є найбільш ефективними в умовах надзвичайної ситуації, коли вони використовуються на рівні домогосподарства. Якщо вони вже існують у громадах, які потребують реагування на надзвичайну ситуацію, то їх можна повністю модернізувати для забезпечення повноцінного функціонування замість того, щоб встановлювати наново. Залежно від проєкту вони можуть використовуватися або для постачання питної води (наприклад, чавунний поршневий насос), або для зрошування у невеликих масштабах (наприклад, педальний чи веслувальний насос). Оскільки такі насоси працюють із використанням висоти всмоктування, вони підходять лише для розташованих близько до поверхні водоносних горизонтів. Проте в такому контексті вони можуть бути корисними у ситуаціях, коли потрібен компенсаційний насос (наприклад, викачування води із русла річки насосом, встановленим на березі річки) або коли потрібні більші об’єми води (наприклад, зрошування невеликих садів).

Експлуатація та обслуговування

Вимоги щодо обслуговування поршнево-плунжерних всмоктувально-піднімних насосів є менш обтяжливими, ніж у випадку більшості інших ручних насосів, оскільки там менше робочих частин та всі робочі елементи знаходяться над поверхнею землі, що означає, що обслуговування проводити простіше. Частинами, які дійсно потрібно заміняти, є поршневі кільця та клапани. Такі насоси можуть використовувати пластик або метал як для циліндра, так і для водоприймальної труби. Із досвіду якщо використовуються металеві компоненти у поєднанні із підземними водами із рівнем рН меншим за 6,5, внаслідок корозії ймовірно потрібна буде часта заміна пошкоджених частин, особливо, насосних штоків та труб. Насоси, які використовуються для зрошення, характеризуються іншою структурою власності та часто належать фізичним особам або групам для виробничого використання (наприклад, зрошування сільськогосподарських культур), і з огляду на таку особисту зацікавленість вони можуть краще обслуговуватися порівняно з насосами, які використовуються у невиробничих цілях (тобто для питної води) та які можливо було отримано як допомогу, а не придбано.

Здоров’я та безпека

Основною проблемою щодо здоров’я та безпеки є те, що мікробіологічна якість води може наражатися на ризик, якщо для підготовки насосу використовується забруднена вода. До того ж такі насоси викачують воду із розташованих близько до поверхні водоносних горизонтів, які за природою більш схильні до забруднення, особливо в міських районах чи там, де неподалік є джерело забруднення. Хімічна якість води може бути проблемою в деяких металевих трубах, якщо рівень рН підземних вод – 6,5 чи менше, оскільки розчинність металу із труб є все більш ймовірною. Якщо для зваженого одностороннього клапану використовується свинець як частина спайки або якщо його інтегрують у бронзові фітинги, він може витікати у воду із рівнем рН 7 і нижче. Забруднення свинцем становить безпосередній ризик для здоров’я, тоді як витікання заліза із труб є більш непрямим ризиком, коли воно може спричиняти чи погіршувати вплив пов’язаних із залізом бактерій, впливаючи на смак і колір настільки, що люди можуть обирати альтернативне небезпечне джерело води.

Витрати

Витрати зазвичай коливаються у межах 100 – 200 доларів США. Поточні витрати є низькими, оскільки є менше працюючих частин. У випадку деяких насосів частини можна виготовляти на місцевому рівні.

Соціальні та екологічні аспекти

Загалом такі насоси добре приймаються. Оскільки такий насос переважно експлуатується вручну, він є екологічно чистим способом видобутку води із обмеженим ризиком надмірної експлуатації джерела води, яке використовується для її викачування.